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最近の研究成果

化学物質過敏症対策 2016年10月20日発表

室内の製品から人への化学物質暴露を推定するツールICETを公開-より現実に近い暴露シナリオでの評価が可能に-

室内で使用する製品に含まれる化学物質の人への暴露をパソコンで評価できるソフトウェア(ツール)「室内製品暴露評価ツール(ICET)」の無償版Ver.0.8を公開する。ICETは、室内で使用する製品から放出される化学物質の人への吸入、経皮、経口暴露を推定できる。既存のツールの多くは、洗剤や殺虫剤など化学物質を単体や混合物として直接使用する場合を対象としているが、ICETは家電や家具など成形品の中に含まれている化学物質が揮発や溶出して生じる人への暴露も評価できる。また、室内での多様な使用形態(スプレー噴霧、クローゼット内での使用など)に対応し、暴露量の人口分布も推定できる。従来、室内製品のリスク評価では、暴露量の推定精度が十分でなかったことから、極端に安全側の値を用いて実際よりも過大にリスクが見積もられてしまっていたが、ICETを使用することにより、より現実に近い暴露シナリオでの評価が可能になる。室内製品を製造する企業などでの活用が期待される。

室内製品暴露評価ツールICETの起動画面(左)と操作画面(右)の図

DHA 2016年11月1日発表

魚油による脂質代謝改善効果が摂取時刻によって異なることをマウスで発見-DHAやEPAの摂取は朝が効果的-

魚油の摂取による脂質代謝改善効果が、摂取時刻によって異なることを、マウスを使った実験により明らかにした。今回、DHAやEPAなどの機能性成分を含む魚油を、マウスに朝食あるいは夕食とともに摂取させたところ、朝食時の魚油が、果糖の過剰摂取によって引き起こされる脂質代謝異常を、より効率的に改善することが分かった。また、朝食時の魚油の摂取が、夕食時の魚油の摂取よりも、血中のDHAやEPA濃度を高める効果があることも確認できた。この成果は、時間栄養学の成果の積極的な実践による予防医学分野への貢献が期待される。

魚油の摂取による血液中と肝臓中の中性脂肪の低減効果(1日の平均値)の図

ロボット 2016年7月25日発表

電波が直接届かない環境でもロボットを安定に制御する技術を開発-上空のドローンを経由し、見通し外の小型四輪ロボットを遠隔制御できることを実証-

制御用の電波が直接届かない場所(見通し外)にあるロボットを他のロボットを経由して遠隔制御し、かつその状態を監視する技術を開発しました。実験では、見通し外にある小型四輪ロボットに対し、上空のドローンを経由してコントロールすることを実証しました。この技術は、ロボット間による中継経路がその移動により頻繁に切り替わる際でも通信を切断させないことを可能とする手法を採用しており、世界でもまだ実現した例がありません。これまでの技術では、中継経路が切り替わるたびに通信が切断され、ロボットがその間、操縦不能になるという問題がありました。この技術によって、通常は制御不能になる見通し外を動き回るロボットに対しても、他のロボットが協力して周囲の環境に適応しながら安定に制御通信回線を確保することができ、電波が伝わりにくい環境に対してタフなロボットシステムの実現に貢献できます。

システム概念図

光記録材料 2016年11月30日発表

高記録容量光ディスクを目指した高速光記録材料を開発-長期間の保存記録向け光ディスク材料-

大幅な多層化と高速な記録が可能な長期間保存用光ディスク向け記録材料を開発した。この技術では、多段階多光子吸収とホログラム技術を用いて、時間幅8ナノ秒のレーザーパルスを1回照射するだけで記録ピットを形成でき、従来の光ディスクの問題であった記録速度を大幅に向上できる。この記録材料では1枚のディスクで最大10テラバイトの記録容量が可能になると見込まれ、長期保存記録に用いることで、ハードディスクや磁気テープなどの現行記録媒体で必要な空調や定期的なデータの移行が不要になり、約4割の消費電力削減と二酸化炭素排出量低減への貢献が期待される。

大幅な多層化が可能な光ディスク材料における、今回開発した材料と従来の材料での記録時間の違いを示した図

省電力ハードディスク 2016年12月9日発表

磁気モーメントの渦の運動が可能にする省エネルギー情報記録-ハードディスクの超高密度化と超低消費電力動作の両立に新たな道-

外部磁場により容易に磁化スイッチングするソフト磁性材料のNi-Fe(パーマロイ)合金と、磁化スイッチングに大きな外部磁場を必要とするFePt規則合金を組み合わせたナノ磁石を作製しました。そして、Ni-Fe合金における磁気モーメントの渦構造(磁気渦構造、あるいは磁気ボルテックス構造と呼ばれる)の磁化運動を利用すると、FePt規則合金の磁化スイッチングに必要な磁場(磁化スイッチング磁場)を大幅に低減できることを発見し、磁気記憶デバイス情報記録に必要な消費電力を大幅に削減することを可能にしました。現行のハードディスクドライブ(HDD)は、記録ビットとなる磁石一つ一つの向きの方向を変化(磁化スイッチング)させることにより、情報を書き込みます。HDDの容量を大きくかつ記録を安定させるためには、ナノ(10億分の1)メートルレベルの磁石を高密度に配置し、さらに磁化を一方向に保つためのエネルギー(磁気異方性エネルギー)を大きくすることが不可欠です。しかしながら、これにより磁化スイッチング磁場が増大し、結果として情報書き込み時の消費電力が増大してしまいます。特に、FePt規則合金は次世代の超高密度磁気記憶デバイス材料の有力候補とされている合金ですが、現段階では磁化スイッチング磁場が大きいことが実用化に向けた一つの障害となっていました。研究グループは、Ni-Fe合金層とFePt合金層を積層させた薄膜試料を直径260 ナノメートルのナノサイズドットへと加工し、磁化スイッチングの挙動を調べました。その結果、Fe-Ni合金層に磁気渦構造が形成され、高周波の外部磁場を加えることで磁気渦の運動が励起され、Ni-Fe合金層に隣接しているFePt合金層の磁化スイッチングが容易に生じることがわかりました。このスイッチング磁場が低下する原因を調べるためにコンピュータシミュレーションと比較したところ、磁気渦が運動することによってNi-Fe合金層に過剰な磁気的エネルギーが蓄積され、その余分なエネルギーを低減させるために、FePt合金層において磁化スイッチングが生じるという特徴的なスイッチングプロセスが明らかとなりました。磁気渦の運動を利用して隣接する磁石の磁化方向をスイッチングさせる研究報告は本研究が初となり、磁気渦の新しい機能が実証されました。今回の成果により、磁気記憶デバイスにおける情報の超高密度化と低消費電力動作の両立に向けた新しい道筋が示されたことになります。

本研究の概要図

洪水調査 2016年11月14日発表

鬼怒川大水害による洪水堆積物の特徴を緊急調査により解明-地層から過去の洪水履歴を読み解くための鍵-

2015年9月の関東・東北豪雨によって氾濫した鬼怒川の洪水堆積物の緊急調査を実施し、今回の洪水による氾濫流と洪水堆積物の特徴を明らかにした。地質情報に基づく災害履歴の研究では、地層に残された過去の堆積物の研究は多いが、災害の直後に気象現象や人為で地層が乱される前に調査した例は非常に少ない。鬼怒川の氾濫による堆積物を、詳しく調査することで、洪水堆積物がどのように形成されるのか、また洪水の流れの速さや向きが堆積物にどう記録されているのかを明らかにした。鬼怒川の氾濫後、堤防が決壊する前後の洪水の流速の変化に対応して堆積物の特徴が変化していた。したがって、地層には、洪水の流速の変化などが記録されていると考えられる。こうした調査を重ねていくことで、洪水の頻度や規模の推定などに活用が見込まれ、より正確な自然災害のリスク評価につながると期待される。

決壊した堤防から氾濫した流れの向きと変化の図

自由電子レーザーによる電子放出 2016年12月5日発表

原子の集団が数珠つなぎに電子を放出する!-極紫外自由電子レーザーで誘起される新現象解明-

日本初の短波長自由電子レーザー装置である、SCSS試験加速器から供給される強力な極紫外光パルスをネオン原子の集団に照射すると、多くの電子が数珠つなぎで飛び出してくる新しい現象を発見しました。強力な極紫外光パルスを物質に照射すると、これまでにない特異な状態を生成することが可能です。特に、物質のイオン化エネルギーよりもわずかに低い光子エネルギー(1つの光子当たりのエネルギー)を持つ極紫外光パルスを用いると、物質内の多くの電子を同時に励起することができます。このような多重励起状態は電子を放出しながら安定な状態へと緩和すると予想されますが、詳細は知られていません。本研究では、強力な極紫外光パルスを希ガスのネオン原子が多数集まったクラスターと呼ばれる原子集団に照射し、放出される電子の運動エネルギーを計測しました。得られたスペクトルを理論計算と比較して、多重励起状態にあるネオン原子クラスターから様々なエネルギーを持った電子が、これまでに知られていなかった新たな経路を経て次々に放出されることを解明しました。

本研究で用いた手法の模式図

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